Regime Termal A relativa simples evolução termal da litosfera

Regime Termal
A relativa simples evolução termal da litosfera oceânica é bem conhecida, porém dados do
fluxo de calor dos continentes indica uma evolução termal mais complexa devido à complicada
história estrutural. Além disso, os sucessivos episódios estruturais e metamórficos durante a
orogenesi devem originar justaposição tectônica e overpring, o qual deve originar um
complexo cinturão metamórfico continental.
Produção de calor
O orçamento termal da terra com considerações da evolução crosta-manto arqueana era
resumida em Charper 21. Isto é bem estabelecido, a produção de calor no arqueano era duas
ou três vezes maior que hoje e vem decaindo exponencialmente dede então. Isto se deve
provavelmente a perda de calor através das correntes de convecção, que com esse recurso
possibilitou uma mais rápida geração e reciclagem da crosta oceânica, com placas que fossem
subductadas com recursos de 20 Ma comparado com 60 Ma até o presente.
Sessenta porcento do calor perdido na terra hoje é usado na criação e resfriamento da placa
oceânica, e esse é o melhor mecanismo capaz de dissipar eficientemente o alto fluxo de calor
do Arqueano. Em Vênus o calor removido através de um processo singular de derretimento do
manto que produz um volumoso vulcanismo, mais a química terrestre do magmatismo
arqueano sugere um manto que passou por dois estágios de derretimento, responsáveis pela
formação dos modernos arcos de rochas, i. e. acreção da crista e subducção da zona derretida.
Através do alto fluxo de calor do aqueano teria sido possível uma separação mais rápida do
fundo oceânico, uma questão continua como se lá teria sido possível um fluxo de calor na base
da crosta continental. Contudo a proliferação de magmas komatíticos e basálticos levou a
formação de um manto residual empobrecido sob o continente arqueano, o que vem atuando
como escudo adicional contra o fluxo de calor, e que é desviado dos distantes crátons para a
litosfera oceânica. Diamantes arqueanos nos kimberlitos foram formados nas zonas subcontinental.
Figura 22.23 Distribuição da freqüência das datas dos carbonatitos globais, (reproduzido com a
permissão da The Geological Society of American).
Tendência secular dos Cinturões metamórficos
O caráter que é uma chave para a preservação/exposição dos cinturões metamórficos tem
mudado com o tempo geológico. Alta pressão para temperatura intermediária, glaucofano
xisto não dá para saber se é anterior ou posterior ao proterozóico, já baixa-intermediária
pressão, granulito é pré-Cambriano ao invés de fanerozóco. Eclogitos são mais provavelmente
médio-proterozóico que cenozóico. Uma pressão muito alta na assembléia metamórfica
(coesita, diamantes,...) ocorrem (somente?) nas orogênesis fanerozóicas, porém são
encontradas antigas inclusões arqueanas nos kimberlitos fanerózoicos. Então, são essas
relações tectônicas que porem explicar essa tendência secular e a interrelação dos diferentes
tipos metamórficos?
A evolução dos continentes
Xisto Azul
A ausência de antigos xistos azuis se deve a uma grande variedade de causas:
1. A grande porcentagem de Xistos azuis Mesozoico-Cenozoico ocorrendo nessa colagem
dos terrenos por todo o oceano Pacífico ( e eventualmente nas zonas de subducção
ativas), porém eles não podem ser comparados diretamente com exemplos
paleozóicos antigos e pré-cambrianos, porque eles não estavam sujeitos as colisões
das placas continentais, o cinturão de xisto azul pode ocorrer sujeito ao empuxo
tectônico. Durante o arqueamento resultante do afinamento crustal, internamente o
calor gerado pode retroceder o xisto azul para xisto verde.
2. O aumento da subducção e a reciclagem do sedimento pelágico do arqueano pode ter
removido, ou prevenido a formação do xisto azul.
3. A ausência pode ser resultado do longo prazo de diminuição da subducção geotémica
e do fluxo de calor litosférico.
4. Se o manto litosférico é fino através da remoção do limite termal durante o colapso
extensional da orogênese em alguns anos, então nenhuma assembléia de glaucofanobearing formada precocemente em uma orogênese colisional será obliterada durante
a subseqüente alta temperatura superposta(overprint). A fronteira termal da camada
era provavelmente mais fina no pré-cambriano superior do que agora – Fig. 22.21 –
quando foi mais provável ser independente através da mais vigorosa convecção do
manto. Portanto, a peservação dos xistos azuis é cada vez mais provável em
orogêneses jovens.
Granulitos
Lentes de alta pressão, granulitos estão nas gamas de sutura desde o arqueano até o
cenozóico. Contudo, nós estamos interessados aqui com granulitos de pressão média-baixa
tipico de regiões distensivas de orogenos colisionais, tal como o Grenville, Variscan, TransHudson e cinturões arqueanos do oeste de Greenland e Habei província do NE da China. E
claro que seria de se esperar que a ocorrência dos granulitos foi mais uma vez generalizado,
muitos devem ter sido obliterados por metamorfismo retrogressivo e atividade orogênica e
alguns estão ocultos abaixo de depósitos recentes. Muitos, mais não todos, os granulitos são
amplamente considerados típicos de crosta continental média a inferior. Processos
responsáveis pela formação dos granulitos focam estes dias nos atuais mecanismos
orogênicos, tal como arcos magmáticos, empurrão-espessamento da crosta, e colapso
extensional dos orogenos, e esse mecanismo pode refletir em diferentes tipos de trajetórias de
P-T-t.
Rochas fácies granulitos de baixa temperatura enterradas na parte superior da costa
engrossada pode ser exposta na superfície com um ciclo orogênico e poderá mostrar um
estágio isotermal do caminho P-T, e.g. o Granulito terciário da British Columbia.
Em contraste, o caminho de resfriamento isobárico nos granulitos pode surgir em duas
situações. Primeiro, rochas enterradas na parte inferior do espessamento crustal podem
cristalizar granulitos com um caminho de lento-resfriamento isobárico. A repercussão
isostática no cessamento da orogênese pode somente elevar as rochas para um nivel de base
do espessamento de crosta normal e deste modo eles precisam de uma segunda orogênese
para se elevar e ficarem expostos na superfície; e.g. Granulitos arqueanos do Complexo
Napier, Enderby Land, Antartica que permeneceram embaixo da crosta por 2.0 Ga até se
elevarem no fim do paleozóico.
Segundo, alguns granulitos podem ser caracterizados por foliação horizontal, estruturas
recumbentes e lineações horizontais e podem ser o resultado de colapsos extensionais, de
prévios espessamentos da crosta por distanciamento, de espessamento do limite termal da
camada. Tal caminho isobárico pode ser indicativo de um rápido (5mm yr-1) adegaçamento
extencional subseqüente a colisão.
O caminho no sentido anti-horário P-T-tempo nos ganulitos, são prováveis de ser
característicos do espessamento magmático e da crosta aquecida nos arcos continentais tal
como os granulitos cretáceos de Fiordland no SW da Nova Zelândia. Tal mecanismo implica
num crescimento vertical da crosta por underplating e é de maior importânica para generalizar
e modificar a crosta continental.
Nos precisamos conhecer mais sobre os mecanismos específicos da formação dos granulitos
em todos os anos para depois nós sermos capazes de dizer algo sobre os processos que
tiveram longo prazo controlando sua formação.
Eclogitos
Lentes de eclogitos ocorrem em gnaisses em muitos orogenos do Fanerozóico e médio-tardio
Proterozóico. Eles ocorreram em todas as orogêneses, para as quais são evidências
independentes de uma maior extensão tardia, mas lá existe uma atual controvérsia sobre o
papel da subducção e elevação versus o enterro muito profundo e /ou colapso extensional
como um recurso para criar e expor as rochas metamórficas de alta temperatura. Esse é um
dos primeiros problemas tectônicos de hoje, e como nos devemos ver, isto é entrelaçado com
os problemas do xisto azul e granulito.
Dewey modelou o papel do calapso extensional nos orogenos que tinha previamente
espessamento crustal submetido. O colapso tem lugares onde advectivo adelgaçamento do
limite termal das camadas de convecção ocorrem abaixo dos orogenos causando rápido
soerguimento, alta-temperatura de metamorfismo, e geração de um mínimo magma granítico.
Essa idéia era construtiva para o modelo de Houseman e ... . Dewey sugeriu a sucessão de
estágios no colapso continental da orogênese colisional (i.e. ignorando os Andes), o platô
tibetano que é um estágio incipiente, o orogeno Beltc-Rif no oeste Mediterrâneo, a bacia e
faixa da província Cordillera USA, a extensão seguinte a compressão Laramide, o Variscan do
oeste Europeu, onde eclogitos são comuns, e para o modelo de colapso extensional para o
qual foi aplicado, e o mar Egeu, onde lá são eclogitos com xistos azuis e gnaisses com textura
sub-horizontal generalizada e detacamento extencional. Assim, os eclogitos somente ocorrem
nos orogenos submetidos a extenção suficiente e exumação para exposição dele e de seus
gnaisses associados.
Nos podemos adicionar a esta lista os três seguintes exemplos,
particularmente abundantes:
onde eclogitos são
1. SW Norway, onde eclogitos alcançam através de 5 km, e alguns contêm coesita ou
glaucofano. O eclogito-bearing gnaisse tem uma textura horizontal regional e ocorre
abaixo da principal separação extensional.
2. Dabie Shan no leste da China( e adjacente região Shandong) contem gnaisse com
abundânica de diamante e coesita-bearing em eclogitos produzidos durante a colisão
continental do Triássico.
3. O orogeno NE Grenville em Labrador e Quebec contem uma lapa de empurrão
subhorizontal de gnaisses que contem eclogitos, e muita evidência de espessamento
tectônico e 1.079-1133 Ga de colapso orogênico, incluindo uma principal bacia de
clastos( o Grupo Wakeham) situado em uma zona de cisalhamento extensional. O
amplo-400 km do orogeno Grenville representa o maior exemplo de um orogeno
carregando eclogitos; e mais de 300 km de largura, mínimo necessário para uma
orogênese extensional, como sugerido por Gaudener et al. A lapa de empurrão de
eclogito-bearing gnaisse é subjacente a uma lapa de empurrão de baixo grau que não
tenha sido submetida a alta pressão, e portanto Rivers considera isso mais provável a
um metamorfismo de alta pressão que teve lugar em uma zona de subducção, e
tardiamente pós-colisional empurrão com espessamento da crosta continental.
Agora para os modelos e mecanismos tectônicos, que se enquadram em diversas catergorias:
1. Trabalhos precoces especialmente em Norway consideram que esse eclogito
fosse tectonicamente colocado em rochas gnaissicas de menor pressão.
2. Formação de eclogitos em Norway, no Variscan e no Alpes foi considerada por
Carswell e Cuthbert como resultado da subducção de uma placa abaixo de
outra (Tipo-A de subducção) em uma zona de subducção, o eclogito e
associado a uma paredede rochas submetida a um metamorfismo de alta
pressão, a rocha retrogressiva mais félsica está na fácie anfibolito. Exumação
de uma crosta inferior de alta-pressão teve lugar na (lapa)footwall da zona de
subducção. Similarmente Wijbrans atribuiu o metamorfismo de alta
temperatura do tipo-A a um material continental de subducção, e a exumação
de eclogitos por delaminação da (capa)hanging wall e (lapa)footwall.
Exumação de Dabie Shan, rochas de alta pressão seguidas do empurrão intracontinental tipo Himalaio era assistida por um adjacente movimento direcional
de acordo com Okay e Sengör, mas Q. M. Wang sugeriu um segundo estágio
de intabilidade gravitacional e colapso da pilha incluída.
3. Fyfe propôs um magmatismo em larga escala underplating podendo causar
espessamento abaixo da crosta continental e formação de eclogitos a um nível
de profundidade do qual possa sobreviver ou afundar-se até o manto.
4. Dewey propôs uma idéia revolucionária, de acordo com o qual a crosta em um
orogeno colisional, como o Nowegian Caledonides, pode ter espessado até
150 km, a ínfima parte abaixo de cerca de 70 km de profundidade sendo
transformada em eclogito (assim normalmente interpretada como manto em
seções sísmicas). Exumação do lugar levou ao distanciamento do limite termal
da camada e colapso extensional do orogeno. Esse modelo significa que os
eclogitos e todas as rochas circundantes estão submetidos a um
metamorfismo de alta pressão. Isto pode ser interessante para ver como e
onde esse modelo será testado num futuro próximo.